Cologne Excellence Cluster on Cellular Stress Responses in Aging Associated Diseases
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Investigation of sister kinetochore orientation during meiosis I and implications in engineered apomixis
Full text linkDespite tremendous strides in our understanding of the specialized cell division
that occurs in developing sex cells, the rules that govern step-wise chromosome
segregation in the course of meiosis remain incomplete. Protein complexes known
as kinetochores position themselves at defined regions of chromosomes to direct
their segregation during cell division. During meiosis, kinetochores of replicated
chromosomes work in tandem to ensure co-segregation only at the first division
and not at the second. While comprehensive studies in a variety of model systems
have helped to clarify its actors and mechanism, differing models persist that
explain how sister kinetochores mono-orient prior to the first division. Here we
present the results of a screening method that uncover novel factors that direct
sister co-orientation, and functional study that aims to define their role. The
findings provide strong support for a cohesion-based mechanism of sister
kinetochore co-orientation. Functional understanding of chromosome segregation
is further applied in the pursuit of clonal seed production in cultivated barley.
Apomixis is a reproduction strategy that yields clonal progeny through seeds,
achieved by skipping meiosis and fertilization. The implementation of apomixis in
modern agriculture holds promise for reducing breeding cycles and fixing hybrids.
Identification and functional characterization of the genes governing
recombination, monopolar orientation, and the second meiotic division during
barley meiosis are presented as a means to engineer apomeiosis in a new crop
species. Further, we show that misexpression of a dominant embryogenesis factor can trigger parthenogenesis and induce haploids in barley. Together, we show that
apomeiosis and parthenogenesis can be engineered in a close relative of wheat,
showing promise for a broad application of synthetic apomixis
Professionsrelevantes Fachwissen fördern – Konzeption und Evaluation eines Lehr-/Lern-Moduls zur Kohärenzsteigerung in der Chemielehrkräftebildung
Full text linkIn der vorliegenden Arbeit werden die Konzeption sowie Evaluation eines kohärenzsteigernden Lehr-/Lern-Moduls für die universitäre Chemielehrkräftebildung zwecks Unterstützung angehender Lehrkräfte in ihrem Professionalisierungsprozess dargelegt.
Durch die forschungsmethodische Rahmung im Design-Based-Research-Ansatz können dabei sowohl praxis- als auch theoriebezogene Erkenntnisse gewonnen werden.
Im Rahmen des Framings wurde die aktuell vorherrschende Kohärenz der universitären Chemielehrkräftebildung in einer Fragenbogenstudie erfasst. Dabei wurden insbesondere in den fachbezogenen Professionswissensdomänen Herausforderungen hinsichtlich des Transfers des universitär erworbenen (Fach-)Wissens in die schulische Lehrtätigkeit deutlich.
In einer weiterführenden Concept-Mapping-Studie konnten diese für die Domäne Fachwissen auf eine vorherrschende Fragmentierung der universitären Lehre in Subdisziplinen und daraus resultierend auf ein fragmentiertes Faktenwissen zurückgeführt werden. Aus der Divergenz der Wissensstrukturen resultiert schließlich auch eine wahrgenommene Diskontinuität zwischen universitär erworbenem und im schulischen Lehrkontext benötigtem Fachwissen.
Diesem Problem wird in der ersten Phase des konzipierten Lehr-/Lern-Moduls durch ein innovatives, iteratives Concept-Mapping-Verfahren begegnet, welches Elemente des Peer- und Gruppenaustauschs sowie einer angeleiteten Metareflexion einschließt. Durch die Aufbereitung des universitär erworbenen Fachwissens zum sog. Professionsrelevanten Fachwissen (PRFW), welches im Rahmen der Arbeit umfassend konzeptualisiert wird, kann der Fragmentierung des Fachwissens entgegengewirkt werden, wodurch dieses nach Ansicht der partizipierenden angehenden Lehrkräfte für die aktive Lehrtätigkeit anknüpfbar wird. Die Förderung des Theorie-Praxis-Transfers wird in Modulphase 2 fokussiert, indem die angehenden Lehrkräfte ihr PRFW im Prozess der Lehrplanung und -durchführung zur Anwendung bringen
Anteriore Pedikelschrauben an der subaxialen Halswirbelsäule. Ein anatomisch experimenteller Ansatz
Full text linkMit der aktuellen demographischen Entwicklung und Alterung der Bevölkerung in der Bundesrepublik Deutschland muss davon ausgegangen werden, dass Verletzungen der subaxialen Halswirbelsäule in den kommenden Jahren zunehmen werden. Ebenfalls nimmt hierdurch die Anzahl degenerativ bedingter Halswirbelsäulen-Operationen zu. Die Behandlung von Verletzungen der subaxialen Halswirbelsäule richtet sich nach dem Ausmaß der Verletzung und der Stabilität. Sind alle 3 Säulen der Halswirbelsäule nach Deniz betroffen, ist zusätzlich zu einer ventralen Versorgung eine dorsale Spondylodese indiziert. An der Halswirbelsäule sind dorsale Eingriffe im Vergleich zu den ventralen Eingriffen mit einer zweifach erhöhten Mortalität verbunden. Weiterhin besteht bei den dorsalen Eingriffen ein höherer Blutverlust und häufiger tiefe Wundinfektionen. Ziel der Arbeit ist eine rein ventrale Spondylodese mit Pedikelschrauben zu etablieren. Mit der ATPS steht dem Operateur eine weitere Option zur Behandlung von Verletzungen und degenerativer Veränderungen an der Halswirbelsäule zur Verfügung.
Im Vorfeld dieser Arbeit wurde durch die Arbeitsgruppe von Bredow et al. eine reproduzierbare und zuverlässige Messmethode von Pedikelschrauben an der Halswirbelsäule entwickelt. Mit dieser wurde die Schraubenlage von ATPS, die in Kunstknochen eingebracht wurden untersucht. Die hier sehr vielversprechenden Ergebnisse wurden dann in unserer Arbeit am Humanpräparat bestätigt. Wir konnten in dieser Arbeit zeigen, dass die Pedikelschrauben, die von anterior eingebracht wurden, den von dorsal eingebrachten Schrauben nicht unterliegen. Dies ermöglicht instabile Verletzungen aller drei Säulen der Halswirbelsäule von anterior zu versorgen. Die oben genannten intra- und postoperative Komplikationen mit erhöhtem Blutverlust und Wundinfektionen könnten reduziert werden. Durch einen einzeitigen Eingriff kann das Narkoserisiko gesenkt und die gesamte OP-Zeit verkürzt werden. In Kombination mit einer winkelstabilen ventralen Platte könnte die Stabilität noch gesteigert werden.
Da es sich um eine experimentelle Arbeit handelt und Leichenpräparate eine exklusive und seltene Ressource sind müssen in der Zukunft weitere Versuche mit ATPS durchgeführt werden. Bis zur Etablierung einer neuen OP-Technik mit ATPS müssen insbesondere große Patientenkollektive und anwendbare Settings untersucht werden
Per me reges regnant et potentes scribunt iustitiam. Herrschaft, Herrschaftsübertragung und Rechtspraktiken im Spiegel der illuminierten Stadtratskartulare Llibre dels Reis von Mallorca und Llibre Verd I von Barcelona des 14. Jahrhunderts
Full text linkIm 14. Jh. gibt der Stadtrat von Mallorca das Llibre dels Reis in Auftrag, der von Barcelona das Llibre Verd I. Diese Codices zählen zu den frühesten illuminierten städtischen Kartularen der iberischen Halbinsel. Ihr ähnlicher soziokultureller, politischer und zeitlicher Entstehungskontext macht sie zu idealen Vergleichsobjekten dieser interdisziplinären Arbeit. Sie nutzt Ansätze der Kunstgeschichte, Geschichte, Rechtsgeschichte, Philologie, Kodikologie, Diplomatik und Medientheorie. Wie reflektieren die Kartulare das Machtverhältnis zwischen Herrscher und Stadt, Herrschaft, Herrschaftsübertragung und -teilhabe, Gesetzgebungsgewalt und lokale Rechtspraktiken? Wie thematisieren sie die Genese und Nutzung von Urkunden, wie den medialen Transferprozess zwischen Urkunde und Kartular? Wie artikulieren sie weltliche und göttliche Legitimationsstrategien, Gesetzgebungsgewalt, Genealogie und Amtssukzession, weibliche Herrschaft im Kontext agnatischer Herrschaftsdiskurse oder Recht und Herrschaft in verwandtschaftlichen und politischen Netzwerken? Im Fokus stehen insbesondere Rituale und Rechtsversammlungen wie die königliche Bestätigung städtischer Rechte zu Herrschaftsbeginn, der Treueeid (homagium), das Gottesurteil sowie Hof- und Friedensversammlungen. Welche Rolle spielt der Schreiber für die Rechtstradierung, welche die Darstellung der Verschriftlichung und Nutzung von Urkunden und Kartularen im Kontext von Anspruch, Verteidigung und Ausweitung von Herrschaft und Macht durch Herrscher und Stadt? Der Vergleich mit Vorgänger-Kartularen, den Llibres de Franqueses bzw. Llibres Verds, sowie u.a. mit dem Liber Feudorum Maior (12. Jh.), dem Vidal Mayor (13. Jh.) und Usatges-Handschriften (14. Jh.) zeigt, dass beide Kartulare strukturelle, textuelle und ikonographische Rückbezüge auf ältere Handschriften enthalten. Zugleich werden hier gesellschaftliche und politische Zusammenhänge neu formuliert, interpretiert und diskursiv eingeordnet sowie neue Rechtspraktiken etabliert
Sensibilisierungsprofile von Allergikern in Deutschland
Full text linkDie Untersuchung des Sensibilisierungsprofils von Allergikern ermöglicht ein tieferes Verständnis der Krankheit, was die Auswahl der besten personalisierten Behandlung mit Allergen- Immuntherapie unterstützen könnte. Ziel dieser beobachtenden, multizentrischen Querschnittsstudie war es, die Heterogenität der deutschen Allergikerpopulation durch die Analyse der spezifischen IgE-Muster gegenüber Aeroallergenen aufzuzeigen und den Zusammenhang zwischen Sensibilisierung und klinischen Symptomen zu untersuchen.
500 allergische Patienten aus verschiedenen Regionen Deutschlands wurden auf der Grundlage ihrer Anamnese, klinischer allergischer Symptome und Daten von Haut-Prick-Tests auf Aeroallergene rekrutiert. Serumproben wurden gesammelt und mit ImmunoCAPTM analysiert, um die sIgE-Werte für 33 Allergenquellen und 43 molekulare Allergene zu bestimmen.
81 % der Patienten waren polysensibilisiert. Pollen von Betula verrucosa waren die häufigste Ursache einer Sensibilisierung (59 %), gefolgt von Phleum pratense (58 %), und Dermatophagoides pteronyssinus (44 %). In Bezug auf die molekulare Analyse wurde die höchste Prävalenz für Bet v 1 (84 %) aus Birkenpollen, Phl p 1 aus Gräserpollen (82 %), Der p 2 (69 %) aus Milben und Fel d 1 (69 %) bei Katze.
Es wurde festgestellt, dass eine Polysensibilisierung signifikant mit dem Vorhandensein von Asthma und der Schwere der Rhinitis-Symptome zusammenhängt
Genetic architecture of phenotypic differences between endangered hybridizing Arabis floodplain species
Full text linkDeciphering the genetic basis of ecological differences among hybridizing species is essential for predicting their adaptive responses to climate change and human activities. Previous studies identified a hybridization hotspot on the Rhine River, highlighting episodic gene flow between Arabis nemorensis and A. sagittata. I quantified interspecific differences in 22 phenotypic traits between these closely related species. To investigate the genetic architecture underlying these differences, I constructed a genetic map for A. nemorensis and A. sagittata using an interspecific F2 population of 742 individuals derived from reciprocal crosses of sympatric parents. The genetic map, comprising 2,082 SNPs across eight linkage groups, provided a genetically validated genome assembly for both species.
Using this map, I identified the genetic basis of 20 phenotypic traits, uncovering 58 quantitative trait loci (QTLs) distributed across the genome. Analysis of fertility variation and segregation distortions revealed six large-effect QTLs associated with significant fitness loss in hybrids. While F2 hybrids generally exhibited lower seed production than parental lines, some hybrids displayed extreme trait values and patterns of transgressive segregation. Incompatibility QTLs had a simple genetic basis, and several ecologically relevant QTLs were independent of incompatibility loci, indicating potential for hybrid offspring to combine novel trait combinations absent in either parent.
Fine mapping of the largest-effect QTL, associated with flowering time and explaining 23% of phenotypic variation, conducted on 410 F3 individuals, identified TFL1 as a regulator close to age pathway, excluding FLC and CO as contributors within this QTL region. Lastly, contrary to our expectations, A. nemorensis showed a larger biomass. Also unexpectedly, the root-to-shoot ratio did not differ significantly between the species. These observations suggest potential genetic similarities in their nutrient allocation strategies. However, I recommend further experiments under varying soil conditions to validate these findings
The Flight Physics Concept Inventory: Development of a research-based assessment instrument to enhance learning and teaching
Full text linkThis work frames the first three publications around the development of the Flight Physics
Concept Inventory (FliP-CoIn), and elaborates on many aspects in more detail. FliP-CoIn is a
multiple-choice conceptual assessment instrument for improving fluid dynamics learning and
teaching. I give insights into why and how FliP-CoIn was developed and how it is best used
for improving conceptual learning. Further, this work presents evidence for several dimensions
of FliP-CoIn’s validity and reliability. Finally, I discuss key insights from the development
process, the data analysis, and give recommendations for future research.
Note:
This is the abstract of the following book: Florian Genz, The Flight Physics Concept Inventory, 2025, Springer Spektrum, published with
permission of Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH.
Available at: http://doi.org/10.1007/978-3-658-47515-4 and https://link.springer.com/book/978365847514
Self-Regulation of Star Formation and Outflows in the Low-Metallicity Interstellar Medium
Full text linkThe evolution of the interstellar medium (ISM) and the self-regulation of star formation in low-metallicity environments remain open questions. These processes are crucial for understanding galaxy evolution in nearby dwarf galaxies, in the outer regions of the Milky Way, and in high-redshift galaxies. This thesis investigates the structure and evolution of the metal-poor ISM using magneto-hydrodynamic simulations of stratified ISM patches within the SILCC framework. The simulations include non-equilibrium chemistry, ISM heating and cooling, anisotropic cosmic ray (CR) transport, and comprehensive stellar feedback (stellar winds, far-UV and ionising radiation, supernovae, and CR injection). Following a bottom-up approach, we first examine the role of CR heating in the metal-poor gas by introducing a novel model that self-consistently derives the CR ionisation rate from the simulated CR energy density, allowing for spatial and temporal variability. We find that, due to the low dust content, CR heating can dominate over photoelectric heating in such environments. We then explore the effect of varying metallicity (from 0.02 to 1 Z_sun ) on the ISM structure and star formation. We find that lower metallicities reduce the mass fraction of cold and molecular (H2) gas, but the star formation and mass outflow rates remain similar for Z higher than 0.1 Z_sun, with a decline only at lower metallicities. Building on these results, we apply our CR heating model in a broader investigation of star formation self-regulation and the possibility of the ISM reaching a steady state. We test with our simulations the "Pressure-Regulated, Feedback-Modulated" (PRFM) star formation theory, which assumes the ISM to be in a steady state, reproducing its numerical predictions. However, we argue that the ISM in our simulations is not in true steady state, as we observe strong feedback-driven outflows. We also analyse the properties of these outflows and find that the mass outflow rate at 1 kpc lags the star formation rate by approximately 15 Myr. Overall, this work highlights the importance of metallicity in shaping the ISM, and contributes to our understanding of the self-regulation of star formation and feedback-driven outflows, across galactic environments
Auswirkungen von Straffung des apikalen Endes der Vagina und suburethraler Bandeinlage auf die Belastungs- und Dranginkontinenz der Frau
Full text linkPurpose: Current treatments of urgency urinary incontinence (UUI) are aimed to reduce the neurological influence on bladder detrusor muscle function. A previous observation after posterior exenteration led to the hypothesis that UUI is caused by a laxity of the uterosacral ligaments (USL). In a previous Clinical Phase I trial in patients with UUI continence was achieved in 40% of patients by replacement of the USL. The results supported the concept of a Clinical Phase II trial in which only patients who lost urine after urgency (advanced UI) were treated by replacement of the USL. The aim of the study was to evaluate the cause why some patients became continent while others remained incontinent after replacement of the USL.
Methods: In this Clinical Phase II trial, patients with advanced UI were included. The USL was replaced by specially designed polyvinylidene fluoride (PVDF) structures. During laparoscopy these structures were fixed at the promontory and at the cervical stump after supracervical hysterectomy (cervicosacropexy, CESA) or at the vaginal stump (vaginosacropexy, VASA). The USL replacing parts of the structures had an identical length of 8.8 cm in CESA and 9.3 cm in VASA. Patients who remained incontinent after tensioning of the vagina were offered a suburethral trans-obturator tape (TOT).
Results: 339 patients with advanced urinary incontinence (UI) were evaluable. Continence was re-established in 39% of patients after CESA and in 32.9% after VASA. The statistical analysis revealed that the Continence Rates (CR) after CESA or VASA were significantly (p<0.001) dependent on patients age at surgery (<60 years vs ≥60 years). The respective CR after CESA were 50% vs 26% and after VASA 41.5% vs 28.9%. After an additional transobturator tape (TOT) the overall CR was between 67.5% and 87.5%.
Conclusion: The replacement of the USL by PVDF-tapes of defined length led to continence in between 32.9% and 39% of the patients. After the additional placement of a TOT 8/4 the percentage of continent patients increased by 30.5% to 37.3%. These findings support the hypothesis that continence is dependent on the physiological function of the USL and PUL. The observation that the CR after USL replacement decreased in patients ≥60 years indicates that ageing affected some additional other part in the area of the urethra-vesical junction (UVJ). The CR after CESA or VASA (and a TOT) in patients with advanced UI deserve further clinical evaluation
